0簡介
自20世紀80年代以來，超細粉體製備技術作為一門新興學科在我國發展迅速。超細粉末具有不同於其原始固體材料的體積效應和表麵效應[1]。其在光學、力學、電學和磁學方麵的優異特性拓展了新型功能複合材料的應用和發展前景，並在國民經濟的各個領域得到了迅速應用[2-4]。近年來，隨著國內超細粉體市場的逐步擴大，出現了大量超細粉體生產企業，其生產技術不斷創新，但包裝方法普遍落後，難以滿足日益增長的市場需求。將現代技術引入超細粉體包裝，采用自動化生產包裝技術，有利於提高超細粉體的生產效率，促進超細粉體企業的發展[5]。
灌裝計量是超細粉體包裝過程中的重要環節。固體顆粒和粉末的傳統定量包裝技術有兩種:體積計量和稱重計量。國內外對超細粉體填充計量機理的研究很少。德國某公司生產的超細粉末超壓灌裝閥袋自動包裝機代表了目前世界先進水平。
1包裝形式和包裝要求
1.1超細粉的包裝形式。
開袋是一種既兼顧傳統理念又兼顧先進理念的包裝袋。包的底部是封閉的，另一端是開放的。包裝後的產品通過傾倒或重力直接放入袋中，用手持或其他工業封口機密封包裝。總的來說，開袋包裝成本比較低，技術含量也比較低。閥袋[8]，俗稱糊底袋，是目前世界上最流行的包裝袋。它通過袋子頂部或底部的閥口進料，並用特殊的灌裝設備灌裝。
車身，堆放整齊，美觀，屬於環保包。閥套底部熱封焊接，使閥口密封牢固[9]，包裝成方形，保證了下落狀態下受力均勻，避免了縫紉完成密封時留下的縫紉針孔的薄弱受力環節；一般閥套筒內部用薄膜覆蓋，充料完成後閥口密封，密封性能好；包裝產品為方形，便於堆放、運輸和儲存；與縫開口袋相比，不需要縫紉線，成本更低。
總的來說，考慮到密封、運輸和成本等因素，選擇閥袋的包裝形式對超細粉體生產企業更有利。
1.2超細粉的包裝要求。
德國某公司使用的超壓灌裝。
該係統對粉末製造工藝和包裝袋(粉末均勻、強度高、包裝袋透氣性好)有嚴格的要求，國內生產企業很難滿足要求。根據超細粉體粒徑小、含氣量大、易揚塵等物理特性和國情，提出幾點要求:(1)減少揚塵，清潔包裝；(2)降低物料的含氣量，節約包裝材料；(3)提高包裝精度，保證包裝速度(以25公斤一袋的鈦白粉為例，包裝速度為1袋/分鍾，精度為2‰)。
2.超細粉末自動包裝工藝設計
采用閥袋包裝，滿足清潔環保包裝要求；在物料供應、灌裝、稱重和計量過程中進行排氣處理，降低物料的氣體含量；氣吹超壓充氣的機械係統不符合國情。體積量化和稱重量化是我國常用的量化方法。體積量化的測量精度與材料的疏鬆度和密度穩定性有關。一般來說，稱重定量的準確性優於體積定量。因此，采用螺旋送料和傳感器稱重相結合的方式來提高包裝精度。整體工藝流程如圖所示，所有工位均可由機器自動完成。其中，物料進料、物料灌裝和物料計量是關鍵工序，因此灌裝計量機構一直是超細粉體自動包裝設計的重點。

3.灌裝計量機構的設計
3.1結構設計。
灌裝計量機構主要由螺杆驅動裝置、過渡倉、攪拌器、螺杆、組合套、固袋前套、吹氣嘴和稱重振動台組成，其結構如圖所示。

螺杆的旋轉動力由帶編碼器的伺服電機提供，由同步帶驅動，可精確控製螺杆的轉速。物料從超細粉倉中排出，通過過渡倉後由攪拌機充分攪拌，鬆散後由喂料螺杆向前喂料。物料通過排氣段時，負壓排氣口將物料排出一次，致密段通過改變螺杆體積將物料壓縮排出兩次。材料被輸送到卸載段，並開始進入閥腔。螺杆停止轉動後，吹氣嘴將套筒口處的餘料吹掉一次，完成整個加料灌裝過程。稱重振動台上安裝有傳感器，可以實時測量閥套的重量，並將傳感器獲得的重量信號反饋給螺杆電機。當重量達到某一預設值m(m<包裝重量值m)時，降低螺杆速度進行慢速灌裝；當重量達到設定的包裝重量m時，螺旋電機得到信號，螺旋停止旋轉。整個計量過程通過編碼實現閉環控製，螺杆轉速變化實現先快後慢的灌裝方式，提高計量精度。整個工作流程如圖所示。

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